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1.1施工方案
20家子鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全工程實施方案由以下幾個部分組成:
1)工程由朝陽縣水利勘測設計隊進行設計,如涉及設計變更,由朝陽縣水利局提出后,根據(jù)實際情況給出解決方案。
2)朝陽縣水利局人飲處對供水工程進行監(jiān)督管理,包括施工進度及施工隊伍管理,協(xié)調各項工作,確保工程順利開展。
3)二十家子鎮(zhèn)政府負責供水工程的建設及自籌資金,并協(xié)調管路鋪設、配電等問題,如管路穿越各種障礙,高、低壓線路架設等。
4)施工單位由朝陽縣水利局人飲處和二十家子鎮(zhèn)政府共同商定,確保施工質量和進度。不同分項工程可選擇不同施工隊伍,各分項工程施工前,由建設單位和施工單位簽訂合同,實行獎懲制度,具體由甲乙雙方共同商定。
5)監(jiān)理單位負責質量監(jiān)督控制。
1.2施工進度
朝陽縣二十家子鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全工程根據(jù)工程的特點和實際情況,工程施工于2009年4月開工,11月16日竣工通水,具體安排如下:水源工程4月19日—5月10日;管溝開挖、管網(wǎng)安裝、管溝回填4月19日—5月30日;泵房、辦公樓及院墻4月21日—10月15日;輸配電及機泵安裝4月6日—6月1日;管網(wǎng)打壓試驗及驗收10月15—11月15;正式供水11月16。
2.3施工技術要求
1.3.1水源井工程
在打井前,對井址應進行物探找水,根據(jù)探測結果,確定是否需鉆井,鉆井深度、孔徑及壁管、濾水管及成井工藝滿足設計要求,要打完整井并做抽水試驗。
1.3.2管網(wǎng)施工
管網(wǎng)開挖安裝按設計管線方向先放線,后開挖,溝底要平直,開挖深度必須保證埋管后管頂距地面1.5m以上,以防凍漲。管道連接,管材為PVC塑料管采用工程膠承插連接,PE管用管件件螺紋連接,進戶立管采用彎頭、管箍、內(nèi)接、閘閥、水嘴、水表等絲扣纏麻連接。管道回填,分兩次進行,第一次回填厚度大約30cm的松土,避免回填磚頭、石塊、瓦塊等硬質物質,防止砸破管身,等打壓試水管道沒有漏水問題后在進行回填完。
1.3.3土建工程
施工時除應滿足設計本身的要求外,還要按專項施工驗收規(guī)范要求施工。
1.3.4輸配電工程
工程按“電氣裝置安裝工程與驗收”規(guī)范進行。施工中要按照設計要求和國家有關規(guī)定施工,施工單位不得擅自改變,如需要改變時,需和設計部門取得商議,經(jīng)同意后方可變更,施工單位要精心組織,優(yōu)質施工,爭取創(chuàng)建優(yōu)質工程。
1.3.5管路通過特殊地形的處理
本次設計涉及管路跨越軍用光纜和公路,軍用光纜為光纜,距地面1.5m,而設計管路溝需開挖1.7m深,為了保證光纜在供水運行時不受影響,保證埋管頂部與光纜底部距離≥50cm,底坡坡比≤1∶100。當管路溝開挖到光纜保護區(qū)位置時應提前通知其管理部門,由朝陽縣水利局人飲處及二十家子政府共同和光纜管理部門協(xié)商,管路溝開挖時光纜管理部門必須在場,人工試探開挖,避免破壞光纜??绻穯栴}可由朝陽縣水利局人飲處及二十家子政府和交通部門協(xié)商,開挖回填后恢復原路面。本次設計不涉及管路跨越較深溝壑,實際坡度較大的也可根據(jù)地形按管路頂距地面1.5m的要求沿坡挖填。
2工程管理
2.1建設期管理
2.1.1組織管理
為了加強二十家子鎮(zhèn)供水工程建設期間的管理,縣政府成立了二十家子鎮(zhèn)供水工程指揮部,由副縣長任總指揮,成員單位有水利局、財政局、發(fā)改委、國土局、建設局、農(nóng)電局、衛(wèi)生局、交通局、林業(yè)局、物價局和二十家子鎮(zhèn),指揮部下設辦公室,辦公室設在二十家子鎮(zhèn)政府,二十家子鎮(zhèn)長擔任辦公室主任。各成員單位職責是:水利局負責工程規(guī)劃、設計及施工技術指導工作;財政局負責資金配套及劃撥工作;發(fā)改委負責項目立項工作;國土局負責辦理建設用地的征占地手續(xù);建設局負責小城鎮(zhèn)規(guī)劃工作;農(nóng)電局負責輸配電工作;衛(wèi)生局負責水質檢測化驗工作;交通局負責管道跨路工作;林業(yè)局負責辦理占用林地等相關手續(xù);物價局負責用水核價工作;二十家子鎮(zhèn)政府負責整個工程實施及后期管理工作。
2.1.2資金管理
2.1.2.1建設期資金管理
為確保工程資金規(guī)范使用,要建立資金監(jiān)管制度,加強建設資金管理,建立資金專賬,實行縣級報賬制,??顚S?,封閉運行等措施;及時撥付資金以保證工程的順利實施。
2.1.2.2資金籌措
根據(jù)國家有關政策及2009年農(nóng)村飲水安全工程建設項目實施方案,本著誰受益誰投資國家按比例給予一定扶持的原則,該項工程總投資483.07萬元。
2.1.3質量與進度管理
2.1.3.1嚴格工程建設程序
成立項目建設管理機構,承擔起工程建設任務。打井工程實行招投標,擇優(yōu)確定施工隊伍。對工程主要材料,實行集中統(tǒng)一招標采購,其產(chǎn)品質量符合國家有關質量標準。同時要選擇有一定資質的監(jiān)理機構,對工程實施全程監(jiān)理。
2.1.3.2規(guī)范工程施工
工程開工后,要嚴格按照水利工程基本建設程序進行管理,實行項目法人制、招投標制、工程監(jiān)理制和合同制管理。
2.2建后運行管理
工程竣工后,本著“誰受益、誰建設,誰投資、誰管理”的原則,明晰工程產(chǎn)權,落實管理主體,制定工程管理、維修、水費計收、水源保護等管理制度,由縣物價部門統(tǒng)一確定水價,確保項目良性運行,保證工程可持續(xù)利用和發(fā)展。建議成立供水公司,編制為副科級事業(yè)單位,人員由管水員2名、維修人員2名、電工1名組成,建議從水利局干部職工中抽調。
3水源保護措施
根據(jù)朝陽縣衛(wèi)生部門飲用水水質檢測和2009年朝陽縣環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測報告分析,二十家子鎮(zhèn)水源水質和供水水質均達到生活飲用水標準。飲用水水源保護區(qū)的設置和污染防治已納入當?shù)氐慕?jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃和水污染防治規(guī)劃。該地區(qū)的飲用水水源保護區(qū)的設置和污染防治已納入有關流域、區(qū)域、城市的經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃和水污染防治規(guī)劃。從解決二十家子鎮(zhèn)水資源存在的突出問題為出發(fā)點,綜合運用法律、行政、經(jīng)濟、技術信息手段,為確保水資源的可持續(xù)利用,又能讓百姓吃上放心水,對水源保護采取如下措施。
3.1加強統(tǒng)管職能
在全鎮(zhèn)范圍內(nèi)建立統(tǒng)一、高效、協(xié)調的水資源保護管理體制。積極推進水務改革,實行城鄉(xiāng)水務一體化管理。應用新工藝和新技術,提高節(jié)水、用水效率,實現(xiàn)對水資源優(yōu)化調度和高效利用。
3.2飲用水源保護
在各級保護區(qū)及準保護區(qū)內(nèi),禁止利用滲坑、滲井、裂隙、溶洞等排放污水和其他有害廢棄物;禁止利用透水層孔隙、裂隙、溶洞及廢棄礦坑儲存石油、天然氣、放射性物質、有毒有害化工原料、農(nóng)藥等;實行人工回灌地下水時不得污染當?shù)氐叵滤础T陲嬘盟叵滤锤骷壉Wo區(qū)及準保護區(qū)內(nèi),一級保護區(qū)內(nèi):禁止建設與取水設施無關的建筑物;禁止從事農(nóng)牧業(yè)活動;禁止傾倒、堆放工業(yè)廢渣及城市垃圾、糞便和其他有害廢棄物;禁止輸送污水的渠道、管道及輸油管道通過本區(qū);禁止建設油庫;禁止建立墓地。二級保護區(qū)內(nèi):對于潛水含水層地下水水源地,禁止建設化工、電鍍、皮革、造紙、制漿、冶煉、放射性、印染、染料、煉焦、煉油及其他有嚴重污染的企業(yè),已建成的要限期治理,轉產(chǎn)或搬遷;禁止設置城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物堆放場和轉運站,已有的上述場站要限期搬遷;禁止利用未經(jīng)凈化的污水灌溉農(nóng)田,已有的污灌農(nóng)田要限期改用清水灌溉;化工原料、礦物油類及有毒有害礦產(chǎn)品的堆放場所必須有防雨、防滲措施。對于承壓含水層地下水水源地,禁止承壓水和潛水的混合開采,作好潛水的止水措施。準保護區(qū)內(nèi):禁止建設城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物的堆放場站,因特殊需要設立轉運站的,必須經(jīng)有關部門批準,并采取防滲漏措施;當補給源為地表水體時,該地表水體水質不應低于《GB3838—88地面水環(huán)境質量標準》Ⅲ類標準;不得使用不符合《GB5084—85農(nóng)田灌溉水質標準》的污水進行灌溉,合理使用化肥。保護水源林,禁止毀林開荒,禁止非更新砍伐水源林。飲用水水源保護區(qū)污染防治的監(jiān)督管理縣級環(huán)境保護部門會同有關部門作好飲用水水源保護區(qū)的污染防治工作并根據(jù)當?shù)厝嗣裾C布的地方飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定。各級人民政府應采取措施,開展飲用水源保護的科學技術研究,推廣使用先進的水污染防治和水源保護實用技術,鼓勵清潔生產(chǎn)。因突發(fā)性事故造成或可能造成飲用水水源污染時,事故責任者應立即采取措施消除污染并報告當?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)供水、衛(wèi)生防疫、環(huán)境保護、水利、地質礦產(chǎn)等部門和本單位主管部門。由環(huán)境保護部門根據(jù)當?shù)厝嗣裾囊蠼M織有關部門調查處理,必要時經(jīng)當?shù)厝嗣裾鷾屎蟛扇娭菩源胧┮詼p輕損失。
3.3技術服務
一、農(nóng)村飲水安全工程安全管理現(xiàn)狀
工程施工安全是勞動者的安全和健康的保障,是促進社會生產(chǎn)力發(fā)展的基本保證,也是保證社會主義經(jīng)濟發(fā)展、進一步實行改革開放的基本條件。然而近期全國各地特大安全事故頻發(fā)。這些事故不但造成國家財產(chǎn)損失和人員傷亡,而且在社會上造成非常惡劣的影響。近幾年來,全國各地農(nóng)村飲水安全工程都取得了一定的成效,但在工程施工安全管理工作方面依然存在著一些隱患。主要表現(xiàn)在以下兩個方面:
(一)安全意識不強
施工過程中因工序多,不確定因素較多,再加上管理分散,盡管在施工前就制定了各種規(guī)章制度和安全技術交底等工作,但在具體管理上,仍有部分措施無法到位,這樣就造成了很多安全隱患。如有些管槽開挖后,沒有任何警示標志,任由路人隨意行走,認為這些只是小事,太過專注未免小題大做,反正這種情況普遍存在而從來都沒有出現(xiàn)過問題,存在一種僥幸心理。
(二)農(nóng)村飲水安全工程有著特殊的施工環(huán)境
由于農(nóng)村飲水安全工程具有涉及面廣、工程分散等特點而且施工環(huán)境比較復雜,如加壓站房土建施工、挖掘機施工、PE管焊接、管道鋪設等大都在主要干道旁邊,來往人員密集,無形之中就給安全管理工作增加了不少難度,同時工程的安全配套設施不齊全,這些都成為安全管理中的一個個薄弱環(huán)節(jié),也給農(nóng)村飲水安全工程施工安全管理帶來了很大的難度。
二、提高農(nóng)村飲水安全工程安全管理工作水平的措施
(一)宣講工程安全管理的重要性
很多管理者說工程的管理不好做,這往往是管理者沒有正確認識到安全管理的重要性。想要將安全管理抓好,首先需要提高安全教育的認識,將安全教育放在首要位置,通過分析工程施工中存在的一些典型的安全案例,從而提高安全管理人員的危險意識,增強自身的工作責任心。而對于農(nóng)村飲水安全工程的安全教育,應倡導以預防為主,做好先期的治理,確保工程防范措施的到位。在安全教育中,應采取多管齊下的措施,不僅要抓好安全培訓和常規(guī)性的教育,還要將安全會議等講義重點明確,加強宣傳的效果。在安全教育中,應讓安全教育具有知識型、趣味性,要懂得寓教于樂,雖然人數(shù)不多,但是安全管理知識的教育不在于人數(shù),而在于“精”。
(二)以人為本的安全管理
管理的主體是人,客體也是人;管理的原動力是人,最終目標還是人。在農(nóng)村飲水安全工程得以安全運行的過程里,人的心理素質、安全素質、文化素質等等占據(jù)了主導地位,人的行為貫穿于農(nóng)村飲水安全工程的每一個細節(jié)部分。所以,在農(nóng)村飲水安全工程的安全管理中:首先,要推行以人為本的措施,保障下屬人員的切實利益,讓職工有一種歸屬感,最終形成“命運共同體”的安全管理,從而推動安全管理的不斷改善;其次,實行科學化、民主化的管理,要懂得激勵每一位員工,充分尊重和考慮每一位員工提出的意見,這也是有利于農(nóng)村飲水安全工程管理的有效措施。
(三)實行農(nóng)村飲水安全工程安全管理責任制度
想要保障農(nóng)村飲水安全工程能夠安全的運行,需要堅持走群眾路線,形成一種“安全工作,人人有責”的共識,將農(nóng)村飲水安全工程的專業(yè)化管理與群眾管理相結合,在專業(yè)化安全管理人員的職能能夠得到有效發(fā)揮的同時,吸引所有的員工參與到安全管理當中來,提高員工安全工作的積極性,將農(nóng)村飲水安全工程的安全管理制度真正的落到實處。在農(nóng)村飲水安全工程安全管理中,一定要將各個方面人員的具體任務及責任劃分清楚。每一個人應當做什么,應當負責哪一方面,防止出現(xiàn)問題而無人問津,面對問題相互推諉。針對施工操作規(guī)程,制定出切實可行的安全生產(chǎn)責任狀,讓每一位安全管理人員和施工人員都不敢掉以輕心,從而保證整個工程的安全管理水平得到提高。
(四)加強改進作業(yè)環(huán)境
面對農(nóng)村飲水安全工程特殊的施工環(huán)境,在加壓站房土建施工、挖掘機施工、PE管焊接、管道鋪設這些工序施工前,應該合理的利用現(xiàn)場場地,科學規(guī)劃,針對施工場地靠近主要干道的實際情況,確?,F(xiàn)場道路暢通,切實保障來往群眾的生命財產(chǎn)安全,盡量避免不必要的臨時設施搭建。在劃分施工現(xiàn)場的功能區(qū)域時,應合理劃分并保持出一定的安全距離,避免非工作人員誤入,在危險處標示或者懸掛安全警示牌。在施工的過程中,還應該實行封閉式管理,設置防護措施,堅決做到不留缺口,盡量將施工現(xiàn)場與周邊環(huán)境隔離開來,避免施工影響到周邊環(huán)境。此外,還應安排相關人員進行值班巡邏,以求萬無一失。
(五)提高農(nóng)村飲水安全工程安全管理的科技含量
隨著電子技術的廣泛應用,安全管理信息的處理也在不斷的加快,使農(nóng)村飲水安全工程安全管理由定性逐漸走向定量。目前,安全監(jiān)控系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)和各種安全防范技術設備已經(jīng)在各類水利工程管理中廣泛應用,但是考慮到筆者所在的管理還比較原始,所以只有不斷加強每一位員工的相關專業(yè)知識的科學技術水平,將原始的管理方式擺脫,以科學的管理去保證工程的安全。
(六)建立安全生產(chǎn)管理保證體系并制定切實有效地應急措施和預案
1.1農(nóng)村飲水安全工程建設的選址不規(guī)范農(nóng)村飲水安全工程建設的選址不規(guī)范是工程建設中存在的重要問題。在進行農(nóng)村飲水安全工程建設時,要對工程所在地進行詳細地考察,在對當?shù)厮馁Y料和地質勘測情況進行詳細了解的基礎上進行方案的設計和制定,這樣才能夠保障工程建設的質量。但是,在目前農(nóng)村飲水安全工程建設中,施工方案的制定往往存在很大的隨意性,不能夠詳細了解工程所在地的基本情況。而且,在施工過程中,往往存在隨意更換建設地點的狀況。導致工程建設所在地的水質不符合飲用標準,或者將工程所在地選在有污染源的地方,造成飲水存在安全隱患。
1.2農(nóng)村飲水安全工程建設質量不合格農(nóng)村飲水安全工程建設質量不合格也是農(nóng)村用水安全工程存在的重要問題。首先,在農(nóng)村飲水安全工程建設中,施工單位的資質存在嚴重的問題,在工程實施過程中不能夠嚴格按標準來執(zhí)行相關操作,影響了工程的質量;其次,在施工過程中,存在不負責任的操作行為,使得施工中的相關參數(shù)達不到質量的要求,如打井深度達不到要求、輸水管道的管徑不符合要求、施工完成后不能夠對水質進行合理的檢測等等,從而,導致飲水安全工程建設的質量達不到應有的要求。
1.3農(nóng)村飲水安全工程建設沒有充分考慮飲水設施的可利用性對飲水設施的可利用性考慮不充分也是農(nóng)村飲水安全工程建設的主要問題。在當前飲水安全工程建設中,由于管理不善,導致飲水安全工程建設多部門管理的狀況,出現(xiàn)多頭申報來套取國家資金的狀況。而且在建設的過程中,多部門參與,一方面導致建設的質量不能夠保證,另一方面也導致在建設中出現(xiàn)工程建好后閑置的狀況,引起嚴重的資源浪費。而且,在工程結束后,對供水設備沒有進行責任分管,很多飲水井露天放置,導致水質污染現(xiàn)象嚴重。
1.4農(nóng)村飲水安全工程建設的資金支持不足農(nóng)村飲水安全工程建設的資金支持不足也是工程建設面臨的嚴重問題。首先,在對飲水安全工程所在地進行前期勘察的過程中,由于國家對勘察的資金設置不足,影響了勘察工作的進行,導致工程建設在沒有有效勘察地質及水文的基礎上進行,嚴重影響了工程的質量;其次,工程在建設的過程中,由于專項資金不足,導致工程所用材料及設備達不到應用的標準,施工粗糙,嚴重影響著工程的質量;再者,工程建設完成后,由于資金不足而不能夠做好驗收工作,沒有有效的水質監(jiān)測,從而導致水質不達標,影響飲水安全工程建設的初衷。
1.5農(nóng)村飲水安全工程建設的運行成本過高運行成本過高是農(nóng)村飲水安全工程建設中的又一重要問題。一方面,對于農(nóng)民來講,由于考慮資金狀況,而不愿意使用工程建設后的安全用水,導致資源浪費;另一方面,在進行飲水安全工程建設時無論是征地,還是進行水質監(jiān)測及繳納相關的稅費,都需要資金投入。而農(nóng)村飲水安全工程建設的管線一般比較長,成本也就相應地會升高。而農(nóng)民的承受能力有限,不愿意投入資金來換取安全的水資源。因此,運行成本高也影響著飲水安全工程建設的運行效果。
2加強農(nóng)村飲水安全工程建設的措施分析
2.1建立完善的管理體制和良好運行機制建立完善的管理體制和良好的運行機制是做好農(nóng)村飲水安全工程建設的重要措施。首先,要明確飲水安全工程的所有權,充分調動農(nóng)民的積極性,將工程建好后的管理落實到每家每戶。在保障工程建設過程權責明確的同時,對工程維護的責任也要進行劃分,以實現(xiàn)有效的管理;其次,對于工程建設的管理人員及技術人員,要進行專業(yè)的培訓,確保其能夠達到工程建設所需的管理水平及技術水平,避免流于形式的管理現(xiàn)象;再者,針對農(nóng)村飲水安全工程建設的規(guī)模不大的情況,可以將幾個存在劃片,由一個施工團隊來完成,避免建設過程中的資金分散及管理失控;另外,在工程建設完成后,綜合各種因素的基礎上,進行水費的核算,在農(nóng)民承受的范圍之內(nèi)進行合理地收費,以保障運行的有效性。
2.2建立科學合理的水質檢測體系建立科學合理的水質檢測體系是做好農(nóng)村飲水安全工程建設的基礎。首先,在選址時要避開污染嚴重的水源區(qū)域,在保護農(nóng)村水源的基礎上進行工程的實施;其次,在工程實施之前要對工程所在地的水質進行嚴格的檢測,以保障水質符合飲用的標準,確保工程建成后農(nóng)民用水的安全性;再者,工程建成后要建立水質監(jiān)測系統(tǒng),對用水進行有效的管理及維護,以保障供水的安全性。另外,還要加強農(nóng)民的安全用水意識,積極配合水質監(jiān)測工作的落實。
2.3加強對農(nóng)村飲水安全工程建設的管理加強對農(nóng)村飲水安全工程建設的管理是促進工程順利實施的保障。首先,建立完善的工程建設管理制度,有效地約束工程建設過程中施工人員的行為,避免偷工減料及不負責任的施工現(xiàn)象;其次,設置可行的工程管理流程,對工程的選址、方案制定、工程施工及驗收等各個環(huán)節(jié)進行梳理,確保工程建設有據(jù)可依;再者,加強對施工過程的監(jiān)督,避免不合理的施工操作存在,及時發(fā)現(xiàn)工程存在的問題并進行合理的控制。
2.4加大對農(nóng)村飲水安全工程建設的資金支持加大資金支持是保障農(nóng)村飲水安全工程建設順利實施的重要舉措。一方面,勘察結算工程,保障資金的投入,以促進勘察工作的有效開展,避免勘察不嚴而留下的隱患;另一方面,在工程實施階段也要保障資金的充足,以促進工程的順利實施,保障工程建設的質量;另外,在工程建成后,還要投入一定的維護資金,以促進水質監(jiān)測及后續(xù)維護的有效開展,切實保證農(nóng)村飲水安全工程建設的效果實現(xiàn)。
3結語
(1)農(nóng)村飲水工程供水高峰期集中,管網(wǎng)末端供水保證率低、供水困難,經(jīng)常無水可供。
根據(jù)居民生活習慣,每天有早(8∶00~10∶00點)、中午(13∶00~15∶00點)、晚(19∶00~23∶00點)3個用水高峰期,也是居民做飯、洗滌、洗浴的集中時段,在這3個用水高峰期,需水量十分集中。根據(jù)規(guī)范要求,樹枝狀管網(wǎng)按“輸配水管”和用水人口計算流量,一般采用在首部一次加壓后向整個供水區(qū)供水,或采用分級加壓的方式向供水區(qū)供水,輸水干管按輸配水管計算,分段選定管徑后,計算沿線各管段流量、水頭損失和各分水節(jié)點的水壓值。若管線越長,分水節(jié)點就越多,分水節(jié)點越多,分配的水量就越大,這樣就造成輸配水干管自上而下每通過一個分水節(jié)點,水壓和流量呈遞減的趨勢,上游沿線可以按所需水量用水,下游干管水量就會逐漸減少,水壓逐步下降,管網(wǎng)末端就會出現(xiàn)始終無水可供或供水壓力不足等現(xiàn)象。即使在不用水的其他時段,水源補充因受管內(nèi)存水量的限制,管內(nèi)充滿后,水源工程基本上不供水,這樣就達不到工程24h供水的設計要求。造成用水高峰期供水量不足,低峰期用水戶不用水的現(xiàn)象。這是樹枝狀管網(wǎng)長距離輸水管網(wǎng)末端供不上水的關鍵原因。
(2)管網(wǎng)工程設計中時變化系數(shù)偏小,輸配水管徑不能滿足用水要求。
由于農(nóng)村供水工程與城市供水工程最大的差別是農(nóng)村供水工程不考慮綠化用水,而且工業(yè)用水量相對較小,流動人口相對較少,用水高峰期集中且用水量較大,其它時段用水量較少,峰谷差值較大。按居民生活用水習慣,早、中、晚3個用水高峰期約8h左右,占全天24h的1/3,時變化系數(shù)應等于或大于3.0才能滿足輸配水管徑設計和用水戶用水的要求。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》規(guī)定,村鎮(zhèn)供水工程管網(wǎng)水力學計算時變化系數(shù)隨工程供水規(guī)模而定,供水規(guī)模在1000m3/d以上,時變化系數(shù)在1.6~2.2之間,規(guī)模越大,時變化系數(shù)越小,規(guī)模越小,時變化系數(shù)越大。這樣就造成規(guī)模越大的水廠時變化系數(shù)越小,輸配水管徑就小,在用水高峰期輸配水能力不足的現(xiàn)象就越突出。而小水廠為什么在用水高峰期管網(wǎng)末端壓力不足的問題不很突出,其主要原因時變化系數(shù)取值較大,管徑設計相對較大,水壓影響相對較小。
(3)調蓄池的調蓄容量不足,不能滿足高峰期供水和低峰期調蓄的要求。
調節(jié)池容量大小是水源工程穩(wěn)定供水的前提。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》7.0.2款的規(guī)定,“調節(jié)構筑物的有效容積,應根據(jù)有可靠電源和可靠供水系統(tǒng)的工程,單獨設立的清水池和高位水池可按最高日用水量的20%~40%設計,同時,設置清水池和高位水池時,清水池可按最高日用水量的10%~20%設計,高位水池可按最高日用水量的20%~30%設計”。目前,新疆的飲水工程調蓄池多設置在水源工程和管網(wǎng)中下游,其總容量多按最高日用水量的20%~40%設計,水源工程調蓄池功能主要以調蓄和沉淀為主,其容量相對較大,而在管網(wǎng)中下游設置的調蓄池設計容量相對較小,未按用水低峰期水量全部蓄入調蓄池的容量要求設計,這樣,就造成在用水高峰期調節(jié)容量不足,用水低峰期調蓄池又無足夠容量來調蓄,調蓄池蓄滿后水源供水中斷,工程供水量達不到設計要求。一是根據(jù)居民的生活習慣,在早、中、晚3個用水高峰期約占全天24h的30%,用水量約占全天用水量的90%以上,也就是說調蓄池容量要滿足高峰期用水的需要,同時,還要具備能調蓄低峰期來水的要求,調蓄池容量應選擇日最高用水量70%以上,才能滿足供水要求。否則就會出現(xiàn)水池的水在高峰期很快被抽干,用水戶無水可供的現(xiàn)象。二是根據(jù)規(guī)范和工程運行要求,水源工程必須24h供水,當用水戶在用水低峰期或不用水時,如果調蓄池調節(jié)容量不足,就會造成調蓄池溢水,水源工程停止向調蓄池供水,這樣供水量就達不到設計要求。根據(jù)居民用水習慣,在用水低峰期和夜間不用水時總時段約占全天24h的70%,而這70%的水量需要儲存到調蓄池中,在用水高峰期向用戶供水。因此,調蓄池容量應按該供水片區(qū)日供水量的70%考慮。
(4)水源工程水泵達不到額定流量,造成水源工程供水量達不到設計值。
根據(jù)實際監(jiān)測,潛水泵基本能達到設計出水量,離心泵問題較多,實測離心泵出力僅能達到額定出力的80%~90%,部分離心泵僅能達到額定出力的70%,其原因有水泵本身的質量問題,也有管損偏大,與設計不符等因素。為此,在設計時二級加壓泵應考慮設置30%以上的備用容量。其目的有兩個:一是增加供水量;二是起調壓作用,以提高輸水管供水能力。
2建議
根據(jù)農(nóng)村飲水安全工程的任務,主要向農(nóng)村居民和牲畜以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等提供飲用水,而目前新疆鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、消防、綠化等用水量相對較小,人用水量相對較大這一特點,使得用水高峰期比較集中。同時,農(nóng)村居民居住分散,管網(wǎng)長度長,供水管網(wǎng)多為樹枝狀管網(wǎng),調蓄池調蓄容量不足,不能滿足居民用水需求,造成供水保證率低,下游出現(xiàn)經(jīng)常供不上水等現(xiàn)象。為提高農(nóng)村飲水工程供水保證率,現(xiàn)提出以下幾點建議。
(1)有條件的農(nóng)村飲水工程主輸水管應按環(huán)狀管網(wǎng)設置
同時輸水管和配水管分開,輸水管不承擔配水作用,以便于輸配水管發(fā)揮各自功能。
(2)配水管網(wǎng)各管段設計流量應根據(jù)人均用水量和各管段用水人口
鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)或用水大戶用水量計算管段流量,時變化系數(shù)取3.0~3.5,來確定輸配水管管徑,以提高輸配水管輸配水流量。
(3)為提高供水保證率,對于供水管網(wǎng)長度長以帶狀管網(wǎng)布置、有一定供水規(guī)模的供水片區(qū)應分片區(qū)設置調蓄池
并增設二級加壓設施,調蓄池容量建議按該片區(qū)日供水總量的0.6倍或更大一點。
(4)根據(jù)我區(qū)農(nóng)村居民居住分散
管網(wǎng)長度長以及農(nóng)村居民生活水平的提高,管網(wǎng)末端水壓宜控制在20m左右,以便滿足用戶今后用水的需求。
(5)考慮到水泵出力達不到額定出力
在機井水泵選型和加壓泵站水泵選型時,應考慮增加20%~30%的富余水量,以確保供水量滿足用水要求。
3結語
2011年張繼紅發(fā)表的《海量交通安全數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理研究》等?,F(xiàn)有的水利行業(yè)的元數(shù)據(jù)研究主要集中于水利元數(shù)據(jù)的應用,并沒有涉及到飲水安全工程元數(shù)據(jù)。如2012年孟令奎等人發(fā)表的《面向水文數(shù)據(jù)共享的水文核心元數(shù)據(jù)模型研究及應用》,該文著重描述水利元數(shù)據(jù)在水利共享平臺中的應用;2011年馮鈞等人發(fā)表的《水利信息資源元數(shù)據(jù)管理方法研究》主要研究水利元數(shù)據(jù)的管理。本文利用水利行業(yè)現(xiàn)行的元數(shù)據(jù)標準作為參考,提出飲水安全工程核心元數(shù)據(jù)的概念,規(guī)范飲水安全工程元數(shù)據(jù)的定義,利用元數(shù)據(jù)分級索引算法來查找飲水安全工程數(shù)據(jù),著重解決飲水安全工程數(shù)據(jù)種類多、數(shù)據(jù)標準化程度低、關聯(lián)復雜、數(shù)據(jù)量大的問題,提高農(nóng)村飲水安全工程信息的規(guī)整性,加快檢索速度。
2飲水安全工程數(shù)據(jù)的特點
與一般的科學數(shù)據(jù)相比,飲水安全工程數(shù)據(jù)具備以下兩個特點:
(1)地理分布性。作為基本數(shù)據(jù),國家農(nóng)村飲水安全工程數(shù)據(jù)庫包括了國內(nèi)各?。ㄖ陛犑校?、市(州)、縣(市、區(qū))、鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)供水水廠的集中式工程數(shù)據(jù),包括工程建設信息、實時監(jiān)測信息,遍布全國,因此飲水安全工程數(shù)據(jù)具備地理空間的分布特性。
(2)數(shù)據(jù)要素多。飲水安全工程數(shù)據(jù)包括了地圖數(shù)據(jù),供水工程專題數(shù)據(jù),省、市州、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)專題基礎信息,水質、管壓安全監(jiān)測信息,政務信息等。而且每類數(shù)據(jù)又包括多種要素的數(shù)據(jù),如供水工程專題數(shù)據(jù)包括專題地理信息和專題建設信息,監(jiān)測數(shù)據(jù)包括余氯、濁度、水壓、流量等測量數(shù)據(jù)。整體來說,飲水安全工程數(shù)據(jù)是描述飲水安全工程的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)量大,且與日俱增,專業(yè)性強,具有時間維上的有效性,且數(shù)據(jù)區(qū)域性強,不同市縣統(tǒng)計的數(shù)據(jù)不交叉,數(shù)據(jù)存儲形式多樣,以小文件居多。
3飲水安全工程核心元數(shù)據(jù)
3.1元數(shù)據(jù)定義
首先,介紹幾個關于元數(shù)據(jù)的定義。元數(shù)據(jù):關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)元素:元數(shù)據(jù)的基本單元,元數(shù)據(jù)元素在元數(shù)據(jù)實體中是唯一的。元數(shù)據(jù)實體:一組說明數(shù)據(jù)相同特性的元數(shù)據(jù)元素,元數(shù)據(jù)實體可以包含一個或一個以上的元數(shù)據(jù)實體。元數(shù)據(jù)子集:元數(shù)據(jù)的子集合,由相關的元數(shù)據(jù)實體和元素組成。數(shù)據(jù)集:可以標識的數(shù)據(jù)集合。通常在物理上可以是更大數(shù)據(jù)集較小的部分。從理論上講,數(shù)據(jù)集可以小到更大數(shù)據(jù)集內(nèi)的單個要素或要素屬性,一張硬拷貝地圖或圖表均可以被認為是一個數(shù)據(jù)集。飲水安全工程核心元數(shù)據(jù)指的是標識飲水安全工程信息所需要的最小元數(shù)據(jù)元素和元數(shù)據(jù)實體,為元數(shù)據(jù)元素集的子集。其次,本文采用UML類圖方法描述飲水安全工程信息元數(shù)據(jù)。在元數(shù)據(jù)結構上采用《水利信息核心元數(shù)據(jù)》的結構作為本標準的基本結構,在內(nèi)容上對元數(shù)據(jù)的特征,包括子集/實體名、元素名、英文名、英文縮寫、定義、約束/條件、出現(xiàn)次數(shù)、類型和值域進行詳細描述。
3.2飲水安全工程核心元數(shù)據(jù)結構
飲水安全工程元數(shù)據(jù)分為元數(shù)據(jù)元素、元數(shù)據(jù)實體和元數(shù)據(jù)子集三層。飲水安全工程核心元數(shù)據(jù)由一個元數(shù)據(jù)實體和四個元數(shù)據(jù)子集構成。其中,標識信息、數(shù)據(jù)質量為必選子集,內(nèi)容信息、參照系信息為可選子集。每個子集由若干個實體(UML類)和元素(UML類屬性)構成。
3.3飲水安全核心元數(shù)據(jù)內(nèi)容
3.3.1飲水安全核心元數(shù)據(jù)信息
飲水安全工程元數(shù)據(jù)信息實體描述飲水安全工程信息的全部元數(shù)據(jù)信息,用必選實體MD_元數(shù)據(jù)表示,由以下元數(shù)據(jù)實體和元數(shù)據(jù)元素構成:元數(shù)據(jù)實體:MD_標識、DQ_數(shù)據(jù)質量、RS_參照系、MD_分發(fā)、MD_內(nèi)容描述;元數(shù)據(jù)元素:元數(shù)據(jù)創(chuàng)建日期、聯(lián)系單位、元數(shù)據(jù)名稱、字符集、元數(shù)據(jù)使用的語言、元數(shù)據(jù)標準名稱、元數(shù)據(jù)標準版本。
3.3.2標識信息
標識信息包含唯一標識數(shù)據(jù)的信息,用MD_標識實體表示,是必選實體。MD_標識是下列實體的聚集:MD_關鍵詞、MD_數(shù)據(jù)集限制、EX_時間范圍信息、MD_聯(lián)系單位或聯(lián)系人、MD_維護信息。MD_標識實體本身包含如下元素:名稱、行政區(qū)編碼、字符集、摘要、日期、狀況、數(shù)據(jù)表示方式。
3.3.3數(shù)據(jù)質量信息
數(shù)據(jù)質量信息包含對數(shù)據(jù)資源質量的總體評價,用DQ_數(shù)據(jù)質量實體表示。應包括與數(shù)據(jù)生產(chǎn)有關的數(shù)據(jù)志信息的一般說明。DQ_數(shù)據(jù)質量實體包括兩個條件必選的實體,DQ_數(shù)據(jù)質量說明和DQ_數(shù)據(jù)志。DQ_數(shù)據(jù)質量說明是數(shù)據(jù)集的總體質量信息。DQ_數(shù)據(jù)志是從數(shù)據(jù)源到數(shù)據(jù)集當前狀態(tài)的演變過程說明。包括數(shù)據(jù)源信息實體和處理過程信息實體。
3.3.4內(nèi)容信息
內(nèi)容信息包含提供數(shù)據(jù)內(nèi)容特征的描述信息,用MD_內(nèi)容描述實體表示。
3.3.5空間參照系信息
參照系信息包含對數(shù)據(jù)集使用的空間參照系的說明,是條件必選子集,用RS_參照系實體表示。是關于地理空間數(shù)據(jù)集的坐標參考框架的描述信息,它反映了現(xiàn)實世界的空間框架模型化的過程和相關的描述參數(shù)。RS_參照系由三個條件必選的實體構成:SI_基于地理標識的空間參照系、SC_基于坐標的空間參照系、SC_垂向坐標參照系。
4元數(shù)據(jù)分級索引算法
本文根據(jù)飲水安全工程數(shù)據(jù)的區(qū)域性特點,選取分布式NameNode模型,改進目錄子樹分區(qū)算法和哈希算法,利用BloomFilter原理設計符合飲水安全工程信息的元數(shù)據(jù)分級索引算法。
4.1概念與公式
行政區(qū)劃請求量:表示該行政區(qū)劃所需的農(nóng)村飲水安全工程元數(shù)據(jù)的請求量,用Request表示。由于請求量的具體數(shù)值難以確定,工程元數(shù)據(jù)的請求量與工程的數(shù)量有直接關系,而飲水工程的數(shù)量與行政區(qū)劃的人口密度存在一定的換算關系。每個工程所涉及的文件包括招標文件、合同、工程規(guī)劃、預算、管網(wǎng)圖、廠區(qū)布置圖、每年的運營報表等多種文件。因此,第m個行政區(qū)劃的請求量Requestm為:Requestm=Densitym×f×Naverage(1)其中,Densitym代表第m個行政區(qū)劃的人口密度,f表示飲水安全工程數(shù)量與人口密度的轉換因子,Naverage代表每個工程文件的平均值。
4.2BloomFilter基本思想元數(shù)據(jù)分級索引算法
包括三部分:一部分是元數(shù)據(jù)請求被分配到哪個普通NameNode節(jié)點上,第二部分是分配到NameNode節(jié)點的哪個目錄,最后根據(jù)NameNode節(jié)點中的目錄信息查找元數(shù)據(jù)文件在DataNode中的具置。本文采用BloomFilter與Key-Value的存儲位置對應表,來確定元數(shù)據(jù)文件在DataNode中的存儲位置。BloomFilter的基本思想是使用一個比特的數(shù)組保存信息,初始狀態(tài)時,整個數(shù)組的元素全部為0,采用k個獨立的Hash函數(shù),將每個元數(shù)據(jù)文件對應到{1,…,m}的位置,當有飲水安全元數(shù)據(jù)文件存儲請求時,k個獨立的Hash函數(shù)將以元數(shù)據(jù)標識信息中的元數(shù)據(jù)文件名為變量,得到k個哈希值,然后將比特數(shù)組中的相應位置更改為1,即:hashi(x)=1(1≤i≤k)(2)其中,x是元數(shù)據(jù)文件名。數(shù)組中的某一位置被置為1后,只有第一次有效,以后再置為1將不起作用。所示,假設k=3,x1先通過哈希函數(shù),將數(shù)組中的三個位置置為1,在x2通過哈希函數(shù)得到的數(shù)組位置,將是0的位置置為1,已經(jīng)是1的位置則不重復置1。判斷某元素y是否屬于這個集合,需對y應用k次哈希函數(shù),如果所有的位置都是1(1≤i≤k),那么就認為y是集合中的元素,否則就認為y不是集合中的元素。如圖3所示,y1可能是集合中的元素,y2則不屬于這個集合。BloomFilter能高效地判斷某個元素是否屬于一個集合,但這種高效是有代價的,是存在一定的錯誤率,因為它有可能會把不屬于這個集合的元素判定為屬于此集合。為簡化計算,假設kn<m并且各哈希函數(shù)完全隨機。當某個目錄中的所有元數(shù)據(jù)文件全部存儲,即所有元素都被哈希函數(shù)映射到比特數(shù)組中去,這個數(shù)組中某一位置是0代表kn次哈希操作都沒有被置為1,因此概率為:p=(1-1m)kn≈e-kn/m(3)其中第二次近似計算是因為:limxm(1+1n)n=e(4)令ρ代表比特數(shù)組中0的比例,則ρ的數(shù)學期望E(ρ)=p,則ρ≈p,因此:pfalse=(1-ρ)k≈(1-p)k(5)
4.3元數(shù)據(jù)分級索引算法
元數(shù)據(jù)分級索引算法包括三個步驟:一是選NameNode節(jié)點,二是選目錄,三是分配存儲位置。
4.3.1選取NameNode節(jié)點分布式
NameNode模型有一個主NameNode節(jié)點,一個主SecondaryNameNode和n個普通NameNode節(jié)點。其中,主SecondaryNameNode是主NameNode的快照,防止單點失效。算法的基本思想如下:(1)計算行政區(qū)劃請求數(shù)。在本文中所涉及的飲水安全工程指的是湖北省的農(nóng)村飲水安全工程,因此在普通NameNode節(jié)點上分布的是以市級為單位的元數(shù)據(jù)信息。在這一步中,根據(jù)公式(1)給每個市級行政區(qū)劃的請求賦值,用Requestm表示。(2)分配NameNode節(jié)點。若n為奇數(shù),則將其中一個NameNode節(jié)點作為備用節(jié)點,n=n-1;若n為偶數(shù),則n不變。分配NameNode節(jié)點,得出市級行政區(qū)劃與NameNode節(jié)點映射表。(3)第二次分組。將偶數(shù)個NameNode兩兩分成組,互為SecondaryNameNode節(jié)點,分組的原則為請求量較大的NameNode節(jié)點與請求量較小的NameNode節(jié)點一組。
4.3.2選擇目錄
分配完NameNode節(jié)點后,須設定每個Nam-eNode節(jié)點的目錄,根據(jù)市級行政區(qū)劃與Name-Node節(jié)點映射表設定一級目錄。然后根據(jù)一級目錄的編碼,設定二級目錄,二級目錄為對應市及所管轄縣級行政區(qū)劃的目錄。在飲水安全工程項目中,所涉及的數(shù)據(jù)類型分為圖片類型、視頻類型、文本類型等,所以將三級目錄按文件類型進行劃分,即每個二級目錄下對應的三級目錄為pic、video、txt等。
4.3.3分配存儲位置
當用戶要查找某個飲水安全元數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)首先根據(jù)待查找元數(shù)據(jù)的行政區(qū)劃編碼,從市級行政區(qū)劃與NameNode節(jié)點映射表中找到其對應的NameNode節(jié)點;然后,主NameNode節(jié)點將用戶請求轉發(fā)給此NameNode節(jié)點,收到轉發(fā)的用戶請求的NameNode節(jié)點同樣將行政區(qū)編碼進行處理,轉化為市級編碼,找到其一級目錄;然后在一級目錄下,根據(jù)編碼找到二級目錄,再根據(jù)用戶請求的元數(shù)據(jù)類型,定位到三級目錄,在三級目錄下根據(jù)哈希表,找到對應存儲位置并提交給主Name-Node節(jié)點,由主NameNode節(jié)點返回給用戶。飲水安全元數(shù)據(jù)檢索結果分為兩種情況,第一種是查找成功,第二種是查找失敗。一次飲水安全元數(shù)據(jù)成功檢索過程的檢索時間包括主NameNo-de節(jié)點并發(fā)處理延遲、主NameNode節(jié)點找到對應的NameNode節(jié)點的時間、轉發(fā)用戶請求與普通NameNode節(jié)點的通信時間、普通節(jié)點執(zhí)行查找目錄的時間、查找Hash表讀取元數(shù)據(jù)的時間和返回查找結果給主NameNode的時間。一次失敗的檢索包含兩種情況,一是定位到目錄后,通過BloomFilter過濾后,判定要查找飲水安全工程元數(shù)據(jù)哈希表不屬于該目錄;二是通過BloomFilter過濾后,判定其屬于該目錄,但是通過查詢Key-Value表,發(fā)現(xiàn)匹配錯誤,即上文提到的BloomFilter自身的錯誤率。第一種情況,根據(jù)BloomFilter的原理,可知經(jīng)過k次獨立的哈希函數(shù)后,如果得到的位置不是全為1,則返回查找失敗,要查找的元數(shù)據(jù)請求不在此目錄中,時間復雜度為O(1)。第二種情況是BloomFilter自身的缺陷,但是由于有對應的Key-Value表,即使經(jīng)過k次哈希操作得到的位置在比特數(shù)組中全為1,通過查找對應的鍵值,如果發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)名稱不能與之匹配,則返回檢索不成功,時間復雜度也為O(1),在用戶可以接受的范圍內(nèi)。
5實驗結果
本文通過實驗仿真驗證飲水安全工程元數(shù)據(jù)模型的元數(shù)據(jù)分級索引算法在元數(shù)據(jù)檢索上的性2226ComputerEngineering&Science計算機工程與科學2014,36(11)能,并與目錄子樹分區(qū)算法和哈希算法在檢索成功時間和檢索失敗時間進行對比。第一組實驗,測試三種算法檢索成功的平均檢索時間,其中用戶數(shù)為10,請求數(shù)為1000,在定位NameNode節(jié)點的時間上來說,目錄子樹分區(qū)算法能夠根據(jù)用戶請求中的類型定位節(jié)點,哈希算法是通過特定的Hash函數(shù),算出用戶請求元數(shù)據(jù)所在的節(jié)點。而本文設計的元數(shù)據(jù)分級索引算法,將市級行政區(qū)劃和NameNode節(jié)點編號存儲在一張靜態(tài)的表中,查找時間與Name-Node節(jié)點個數(shù)有關,時間復雜度為O(n)。在本文的應用中,至多會有14個NameNode節(jié)點,三種算法的定位時間基本相同,在查找NameNode節(jié)點的步驟上所用時間可以近似算作相等。定位目錄的時間復雜度,三種算法也相同,可認為是O(1)。在最后一步定位元數(shù)據(jù)文件存儲位置上,由于BloomFilter查找成功的時間復雜度是O(1),而目錄子樹分區(qū)算法和哈希算法沒有考慮定位物理位置,查找目錄下的元數(shù)據(jù)名稱,時間復雜度為O(n),目錄下的元數(shù)據(jù)文件越多,查找速度越慢。第二組實驗,測試三種算法檢索失敗的平均檢索時間,其中用戶數(shù)為10,請求數(shù)為1000,仿若是檢索不在目錄下的文件,BloomFilter將文件名進行Hash運算,可以判定被請求的文件名不在目錄中,時間復雜度為O(1)。而另外兩種算法,則會遍歷目錄中的所有文件,直至遍歷完,找不到所請求的文件,時間復雜度為O(n)。對比三種算法在飲水安全工程元數(shù)據(jù)檢索上的應用情況,由于元數(shù)據(jù)分級算法使用了BloomFilter,檢索效率比其它兩種算法效率高,尤其是檢索失敗的檢索請求。
6結束語